JP5617592B2 - 2次電池型燃料電池システム - Google Patents
2次電池型燃料電池システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP5617592B2 JP5617592B2 JP2010278656A JP2010278656A JP5617592B2 JP 5617592 B2 JP5617592 B2 JP 5617592B2 JP 2010278656 A JP2010278656 A JP 2010278656A JP 2010278656 A JP2010278656 A JP 2010278656A JP 5617592 B2 JP5617592 B2 JP 5617592B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power generation
- fuel cell
- secondary battery
- cell system
- type fuel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Description
図1は、本発明の一実施形態に係る2次電池型燃料電池システムの全体構成を示す図である。図1に示す本発明の一実施形態に係る2次電池型燃料電池システムは、鉄の微粒子圧縮体が収容された水素発生器1を備えている。さらに、図1に示す本発明の一実施形態に係る2次電池型燃料電池システムは、水素発生器1を加熱するヒーター2と、水素発生器1の温度を検出する温度センサ3と、水素発生器1の鉄残量を検出する残量センサ4とを備えている。残量センサ4は、例えば、鉄と酸化鉄の重量差を利用して、水素発生器1の重量変化から水素発生器1の鉄残量を検出するものを用いることができる。
SOFC5は、図2に示す通り、O2−を透過する固体電解質13を挟み、両側にそれぞれ酸化剤極14と燃料極15が形成されている3層構造をなしている。SOFC5では、発電動作時に、燃料極15において下記の(1)式の反応が起こる。
H2+O2−→H2O+2e− …(1)
1/2O2+2e−→O2− …(2)
水素発生器1は、鉄の微粒子圧縮体を収容しているので、下記の(3)式に示す酸化反応により、水素を発生することができる。
3Fe+4H2O→Fe3O4+4H2 …(3)
図3は、水素発生器1内の水蒸気分圧比について説明する図である。水素発生器1内に鉄(Fe)と酸化鉄(Fe3O4)が混在する状態で、水素発生器1内に水素ガスと水蒸気ガスの混合気体が存在するとき、鉄の酸化反応の反応速度と酸化鉄の還元反応の反応速度とが一致する平衡状態で安定する。図3に示す曲線はこの平衡状態を示している。したがって、平衡状態における水蒸気分圧比は、高温になるほど高くなる。例えば、300℃の温度条件下で水蒸気分圧比10%の混合ガスを水素発生器1に投入すると、平衡状態での水蒸気分圧比は4%(<10%)であるので、水蒸気を消費する鉄の酸化反応が優勢になり、最終的に水蒸気分圧比4%で安定し、見かけ上鉄の酸化反応が停止したようになる。これに対して、400℃の温度条件下で水蒸気分圧比4%の混合ガスを水素発生器1に投入すると、平衡状態での水蒸気分圧比は10%(>4%)であるので、水蒸気を生成する酸化鉄の還元反応が優勢になり、最終的に水蒸気分圧比10%で安定し、見かけ上酸化鉄の還元反応が停止したようになる。
次に、図1に示す本発明の一実施形態に係る2次電池型燃料電池システムの動作について図4を参照して説明する。なお、図4は、図1を簡略化して本発明の一実施形態に係る2次電池型燃料電池システムの充電動作及び発電動作を説明する図である。
SOFC5の電気分解効率
=水素の化学エネルギ/ΔE
=水素の化学エネルギ/(水素の化学エネルギ+拡散損失+ヒーター6での消費電力)
SOFC5の発電効率
=水蒸気の化学エネルギ/ΔE
=水蒸気の化学エネルギ/(水蒸気の化学エネルギ+拡散損失+ヒーター6での消費電力)
上述した実施形態では、1つのSOFC5が発電も水の電気分解も行っているが、水素発生器1が、燃料電池(例えば発電専用のSOFC)と水の電気分解器(例えば水の電気分解専用のSOFC)それぞれにガス循環経路上並列に接続される構成にしてもよい。このような構成では、システムの充電時には、水の電気分解器を温度制御対象として上述した実施形態のSOFC5の温度制御と同様の制御を行い、システムの発電時には、燃料電池を温度制御対象として上述した実施形態のSOFC5の温度制御と同様の制御を行うとよい。
2、6 ヒーター
3、7 温度センサ
4 残量センサ
5 固体酸化物型燃料電池(SOFC)
8 循環器
9 コントローラ
10 モータ
11 外部電源入力端子
12 リチウムイオン2次電池
13 固体電解質
14 酸化剤極
15 燃料極
Claims (6)
- 水との酸化反応により水素を発生し、水素との還元反応により再生可能な水素発生部と、
前記水素発生部から供給される水素を燃料にして発電を行う発電機能及び前記水素発生部に供給する水素を生成するための水の電気分解を行う電気分解機能を有する発電・電気分解部とを備え、
前記水素発生部と前記発電・電気分解部との間で水素及び水蒸気を含むガスを循環させる2次電池型燃料電池システムであって、
前記2次電池型燃料電池システムの充電時に、前記発電・電気分解部の電気分解を行う部分の温度を制御する温度制御部を備え、
前記温度制御部が、
前記2次電池型燃料電池システムの発電時に、前記発電・電気分解部の発電を行う部分の温度を制御し、
前記2次電池型燃料電池システムの発電時における温度制御の設定温度を、前記2次電池型燃料電池システムの充電時における温度制御の設定温度よりも低くしていることを特徴とする2次電池型燃料電池システム。 - 前記温度制御部が、
前記2次電池型燃料電池システムの充電時における温度制御の設定温度を、前記発電・電気分解部の電気分解効率が最良になるような値にしていることを特徴とする請求項1に記載の2次電池型燃料電池システム。 - 前記温度制御部が、
前記2次電池型燃料電池システムの充電時における温度制御の設定温度を、前記発電・電気分解部の電気分解効率が最良になるような値にし、
前記2次電池型燃料電池システムの発電時における温度制御の設定温度を、前記発電・電気分解部の発電効率が最良になるような値にしていることを特徴とする請求項1に記載の2次電池型燃料電池システム。 - 前記2次電池型燃料電池システムは、前記発電・電気分解部を加熱する加熱手段を更に備え、
前記温度制御部は、前記2次電池型燃料電池システムの充電時に、前記発電・電気分解部に供給される水素および水蒸気を含むガスにおける水蒸気分圧比において前記発電・電気分解部で生じるエネルギー損失量と、前記加熱手段による加熱によって抑制される前記エネルギー損失量の抑制量と、前記加熱手段に投入されるエネルギー量とに基づいて、前記2次電池型燃料電池システムの充電時の温度制御の設定温度を決定し、
前記温度制御部は、前記2次電池型燃料電池システムの発電時に、前記発電・電気分解部に供給される水素および水蒸気を含むガスにおける水蒸気分圧比において前記発電・電気分解部で生じるエネルギー損失量と、前記加熱手段による加熱によって抑制される前記エネルギー損失量の抑制量と、前記加熱手段に投入されるエネルギー量とに基づいて、前記2次電池型燃料電池システムの発電時の温度制御の設定温度を決定することを特徴とする請求項3に記載の2次電池型燃料電池システム。 - 前記温度制御部は、前記2次電池型燃料電池システムの充電時に、前記水素発生部の温度を制御し、
前記温度制御部による前記水素発生部の温度制御の設定温度は複数設定可能であり、
前記温度制御部は、前記水素発生部の設定温度に応じて、前記発電・電気分解部を制御することを特徴とする請求項2に記載の2次電池型燃料電池システム。 - 前記温度制御部は、前記2次電池型燃料電池システムの発電時に、前記水素発生部の温度を制御し、
前記温度制御部による前記水素発生部の温度制御の設定温度は複数設定可能であり、
前記温度制御部は、前記水素発生部の設定温度に応じて、前記発電・電気分解部を制御することを特徴とする請求項3に記載の2次電池型燃料電池システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010278656A JP5617592B2 (ja) | 2010-12-14 | 2010-12-14 | 2次電池型燃料電池システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010278656A JP5617592B2 (ja) | 2010-12-14 | 2010-12-14 | 2次電池型燃料電池システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012129031A JP2012129031A (ja) | 2012-07-05 |
JP5617592B2 true JP5617592B2 (ja) | 2014-11-05 |
Family
ID=46645849
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010278656A Expired - Fee Related JP5617592B2 (ja) | 2010-12-14 | 2010-12-14 | 2次電池型燃料電池システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5617592B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2789038B1 (de) * | 2012-01-25 | 2017-03-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Stack für einen elektrischen energiespeicher |
WO2014045895A1 (ja) * | 2012-09-18 | 2014-03-27 | コニカミノルタ株式会社 | 2次電池型燃料電池システム |
JP5505583B1 (ja) * | 2012-10-03 | 2014-05-28 | コニカミノルタ株式会社 | 2次電池型燃料電池システム |
WO2014188904A1 (ja) * | 2013-05-23 | 2014-11-27 | コニカミノルタ株式会社 | 給電システム |
JP5679097B1 (ja) * | 2013-05-29 | 2015-03-04 | コニカミノルタ株式会社 | 2次電池型燃料電池システム |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5492777A (en) * | 1995-01-25 | 1996-02-20 | Westinghouse Electric Corporation | Electrochemical energy conversion and storage system |
JPH09199155A (ja) * | 1996-01-22 | 1997-07-31 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 燃料電池 |
JP2003013269A (ja) * | 2001-07-03 | 2003-01-15 | Norio Kihara | 酸素供給装置および酸素供給方法 |
JP2004281393A (ja) * | 2003-02-25 | 2004-10-07 | Riken Corp | 燃料電池発電システム |
JP2005044533A (ja) * | 2003-07-22 | 2005-02-17 | Daihatsu Motor Co Ltd | 燃料電池システムの発電制御方法 |
JP4775790B2 (ja) * | 2005-02-24 | 2011-09-21 | サンエス電気通信株式会社 | 自然エネルギーを有効利用する発電システム, |
JP2006299322A (ja) * | 2005-04-19 | 2006-11-02 | Kobelco Eco-Solutions Co Ltd | 水電解装置、発電装置及び貯湯槽を備える発電システム |
JP4842577B2 (ja) * | 2005-07-29 | 2011-12-21 | 本田技研工業株式会社 | 水電解システムの運転方法 |
JP2010176939A (ja) * | 2009-01-28 | 2010-08-12 | Toshiba Corp | 電力貯蔵システム及びその運用方法 |
-
2010
- 2010-12-14 JP JP2010278656A patent/JP5617592B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2012129031A (ja) | 2012-07-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Lanzini et al. | Experimental investigation of direct internal reforming of biogas in solid oxide fuel cells | |
KR101551085B1 (ko) | 연료 전지 차량의 제어 방법 | |
JP5617928B2 (ja) | 2次電池型燃料電池システム | |
JP2007523443A (ja) | 水素生産、発電、及び併産のための燃料電池 | |
US20050214607A1 (en) | Polymer electrolyte fuel cell power generation system and stationary co-generation system using the same | |
JP5640884B2 (ja) | 2次電池型燃料電池システム | |
WO2011052283A1 (ja) | 燃料電池装置 | |
JP5617592B2 (ja) | 2次電池型燃料電池システム | |
US9236627B1 (en) | Solid oxide redox flow battery | |
JP2007059359A (ja) | 固体酸化物形燃料電池システムの運転制御方法 | |
WO2012070487A1 (ja) | 2次電池型燃料電池システム | |
WO2014057603A1 (ja) | 燃料電池と鉛蓄電池を含む燃料電池システム、およびその充電方法 | |
JP2007141744A (ja) | 燃料電池システム | |
JP5505583B1 (ja) | 2次電池型燃料電池システム | |
KR101223555B1 (ko) | 연료 전지 시스템 및 그 구동 방법 | |
JP3583914B2 (ja) | 燃料電池の補機用電源 | |
JP5168431B2 (ja) | 2次電池型固体酸化物燃料電池システム | |
JP5482277B2 (ja) | 燃料電池システムおよび燃料電池の制御方法 | |
JP2012079558A (ja) | 2次電池型燃料電池システム | |
JP5896015B2 (ja) | 2次電池型燃料電池システム | |
JP5895736B2 (ja) | 2次電池型燃料電池システム及びそれを備えた給電システム | |
JP5679097B1 (ja) | 2次電池型燃料電池システム | |
JP5494799B2 (ja) | 燃料電池装置 | |
JP2009048841A (ja) | 燃料電池スタックの初期化方法及び初期化装置 | |
JP2012252877A (ja) | 2次電池型燃料電池システム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130620 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140319 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140401 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140530 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140819 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140901 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5617592 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |